從高爐熱平衡分析看煉鐵工藝節(jié)能方向

任海霞

摘要：本文從高爐熱平衡分析入手，追蹤高爐冶煉行程中熱能的分配去向，找出煉鐵工藝的節(jié)能方向及實(shí)現(xiàn)途徑，提高高爐熱能利用率，對(duì)今后高爐進(jìn)行節(jié)能降耗的研究開發(fā)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：高爐熱平衡；節(jié)能方向；節(jié)能途徑

1.高爐熱平衡分析

以某鋼廠新建的1座3200m3高爐為例（其它高爐可能因爐容、原燃料條件不同等原因，熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)與本次計(jì)算存在差異），該爐熱平衡計(jì)算的計(jì)算條件如下表所示：

以蓋斯定律為基礎(chǔ)，不考慮爐內(nèi)的反應(yīng)過程，而以物料入爐狀態(tài)為起點(diǎn)，產(chǎn)出狀態(tài)為終點(diǎn)，進(jìn)行高爐熱平衡計(jì)算。熱收入項(xiàng)包括風(fēng)口前碳素燃燒放熱，直接還原放熱（C氧化成CO），間接還原放熱（CO氧化成CO2，H2氧化成H2O），熱風(fēng)帶入的熱量，少量成渣熱和爐料帶入的熱量（本次計(jì)算忽略此項(xiàng)）；熱支出項(xiàng)包括氧化物分解，脫硫，溶劑分解，爐渣焓，鐵水焓，爐頂煤氣焓，冷卻水帶走和散熱損失等。

全爐熱平衡計(jì)算結(jié)果如下表：

2.實(shí)現(xiàn)途徑

2.1.降低燃料消耗的途徑

2.1.1.提高入爐精料水平的有效工藝

槽下供料篩分、整粒工藝：入爐料的粉末每降低1%，可使高爐利用系數(shù)提高0.4%～1.0%，入爐焦比降低0.5%。

燒結(jié)礦分級(jí)入爐工藝：燒結(jié)礦分級(jí)入爐后礦倉燒結(jié)礦粉化率降低1.8%，燃料比降低4.3kg/tFe，生鐵含硅降低0.05%。

焦丁回收工藝：根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)焦丁對(duì)焦炭的置換比是大于1.05，在一定的冶煉條件下，改善了爐內(nèi)的透氣性，提高了煤氣利用率，起到了增產(chǎn)節(jié)焦，降低噸鐵成本的效果。

2.1.2.高爐的熱風(fēng)溫度可以增加帶入高爐的熱量，減少熱收入項(xiàng)中碳素燃燒放熱（碳素氧化熱）的比例，降低高爐的燃料消耗。同時(shí)，可使煤粉升溫加快，改善燃燒條件，提高煤粉燃燒率。

2.1.3.采用富氧噴煤技術(shù)。一般來說，富氧噴煤冶煉操作，富氧率提高1%，增加噴煤量在12～13kg/t，噴煙煤時(shí)增加噴煤量在17～23kg/t，可有效降低焦比。

2.1.4.高爐采用干熄焦的焦炭生產(chǎn)（可降低入爐焦炭含水量），其焦比可降低2%[1]，以本文所述高爐為例，全年可節(jié)約焦炭約1.8萬t，按每噸焦炭1800元計(jì)，全年因此項(xiàng)節(jié)約焦炭產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3240萬元。

2.1.5.目前高爐普遍采用富氧噴吹煤粉的技術(shù)，但存在問題較多，因此，高爐利用噴煤的方法達(dá)到焦比的極小值是比較困難的。噴吹煤氣（或焦?fàn)t煤氣）可減少熱收入項(xiàng)中碳素燃燒放熱（碳素氧化熱）的比例，增加噴吹煤氣放熱，可降低焦比、燃料比。

2.2.減少鐵水焓損失的途徑

2.2.1.所謂鐵水罐“一罐到底”就是高爐承接鐵水的鐵水罐和轉(zhuǎn)爐鐵水罐為統(tǒng)一罐車，此過程溫降少，溫度起伏低，生產(chǎn)節(jié)奏快時(shí)，鐵水罐到達(dá)高爐時(shí)包襯和包底溫度還較高，使得高爐鐵水流入鐵水罐內(nèi)溫降相對(duì)較少，有利于減少鐵水熱損失[3]。

2.2.2.近年研究出在安全襯后用致密、高強(qiáng)度隔熱板的魚雷罐車，具體安裝方法為在整個(gè)罐車中安裝隔熱層為第一層襯，再安裝安全襯，最后一層為耐磨襯。已隔熱的魚雷罐車較無隔熱的罐車中鐵水溫度平均可提高20℃[4]。

2.2.3.充分回收爐渣焓的途徑

近年來，各鋼鐵企業(yè)也加強(qiáng)了對(duì)爐渣熱能回收方面的研究，目前有效的實(shí)現(xiàn)途徑為：

2.2.3.1.回收爐渣顯熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽用來發(fā)電或采暖；

2.2.3.2.利用沖渣水采暖，將渣池內(nèi)熱水經(jīng)沉淀、過濾、加壓后供暖，并回流于渣池循環(huán)使用，首鋼和鞍鋼采用過此方法，可節(jié)省大量的能源及人力、物力。

2.2.3.3.高爐渣干式粒化處理：目前國內(nèi)外對(duì)此處理方式的研究已進(jìn)入中試階段，分為普通式和流化床式兩類。

3.結(jié)語

本文通過對(duì)高爐的熱平衡分析，找出高爐的主要節(jié)能方向?yàn)榻档腿剂舷摹p少鐵水焓損失、充分回收爐渣和煤氣焓、減少高爐熱損失，探討了上述幾個(gè)節(jié)能方向的實(shí)現(xiàn)途徑及節(jié)能效果，對(duì)今后開展高爐節(jié)能降耗方面的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全喜紅.150t/h干熄焦在本鋼焦?fàn)t的應(yīng)用.冶金能源，2009，（4）：17-18.

[2] 郭豪，李福民，呂慶.噴吹煤氣后高爐熱平衡.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（1）：27-31.